使更多用户受益于近场通信：从线阵到圆阵
摘要
面向5G的大规模多输入多输出（MIMO）正演进为极大规模天线阵列（ELAA），以在6G通信中将频谱效率提升数个数量级。ELAA引入了基于球面波的近场通信，在单用户与多用户场景下信道容量均可显著提升。遗憾的是，广泛研究的均匀线阵（ULA）在大入射/出射角下的近场区域大幅缩减。因此，许多随机分布的用户可能无法受益于近场通信。本文中，我们利用均匀圆阵（UCA）的旋转对称性，在所有角度提供均匀且扩大的近场区域，使更多用户受益于近场通信。具体而言，通过利用UCA与用户间的几何关系，发展了面向UCA的近场波束赋形技术。基于近场波束赋形分析，我们揭示UCA就有效瑞利距离而言能够提供比ULA更大的近场区域。此外，设计了一种同心环码本，以在近场区域实现高效的基于码本的波束赋形。另外，我们发现当近场波束的焦点恰为其他波束的零点时，UCA可沿同一方向生成正交近场波束，与ULA相比有潜力进一步提升多用户通信中的频谱效率。仿真结果验证了理论分析的有效性以及UCA通过拓宽近场区域使更多用户受益于近场通信的可行性。
引用
@article{arxiv.2212.14654,
title = {Enabling More Users to Benefit from Near-Field Communications: From Linear to Circular Array},
author = {Zidong Wu and Mingyao Cui and Linglong Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.14654},
year = {2023}
}
备注
Accepted by IEEE TWC. In this paper, the rotational symmetry of UCA is leveraged to provide uniform and enlarged near-field regions, enabling more users to benefit from near-field communications. Simulation codes will be provided to reproduce the results in this paper: http://oa.ee.tsinghua.edu.cn/dailinglong/publications/publications.html